α-硫辛酸改善高脂飲食肥胖小鼠術(shù)后認(rèn)知功能的機(jī)制探討

作者單位：210006江蘇省南京市，南京醫(yī)科大學(xué)附屬南京醫(yī)院(南京市第一醫(yī)院)麻醉科

肥胖在全球有流行趨勢，據(jù)估計，全球超過11億成人體質(zhì)量超重，其中3.12億人屬于肥胖[1]。肥胖不僅易引發(fā)心腦血管病變、2型糖尿病、腫瘤，近年來還發(fā)現(xiàn)肥胖病人發(fā)生術(shù)后認(rèn)知功能障礙(POCD)的風(fēng)險增加。α-硫辛酸(α-LA)具有降低血脂、抗炎及抗氧化作用[2]，神經(jīng)保護(hù)作用也逐漸被報道[3]，本研究擬觀察α-LA對高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠術(shù)后認(rèn)知功能的影響，并探討可能的分子機(jī)制。

1 對象與方法

1.1 動物模型及分組 120只雄性C57BL/6小鼠(14周)購于北京維通利華實驗動物有限公司[批號SCXK(京)-2011-0011]。飼養(yǎng)于SPF級動物房，室溫(24±1) ℃,自由進(jìn)食飲水。小鼠被隨機(jī)分為6組：對照組(C組)、高脂飲食組(H組)、手術(shù)對照組(CO組)、高脂飲食手術(shù)組(HO組)、CO+α-LA干預(yù)組和HO+α-LA干預(yù)組，每組20只。H組、HO組和HO+α-LA組小鼠每日用高脂飼料(D12492, 60 kcal% Fat, Research diets, Inc, USA)，其他組普通飼料喂養(yǎng)，持續(xù)12周。CO+α-LA組和HO+α-LA組用α-LA(惠氏制藥有限公司, 蘇州)100 mg/(kg·d)灌胃，持續(xù)12周，其他組等體積生理鹽水灌胃。手術(shù)模型建立前抽取尾靜脈血離心分離血清，生化全自動分析儀檢測總膽固醇(total cholesterol，TC)、甘油三酯(triglycerides，TG)、瘦素。手術(shù)模型采用50 mg/kg苯巴比妥鈉腹腔內(nèi)注射麻醉，肝左葉及中葉切除[4]。C組和H組只接受同樣的麻醉處理。

1.2 水迷宮行為學(xué)測試 術(shù)后第1～4天空間航行實驗記錄潛伏期和游泳速度，第5天空間探索實驗記錄穿臺次數(shù)及平臺象限滯留時間。

1.3 海馬蛋白檢測 術(shù)后第5天行為學(xué)測試結(jié)束后即刻取海馬，采用western blot方法檢測周期依賴性蛋白激酶5(Cdk5)、磷酸化tau蛋白(P-tau)、β-淀粉樣蛋白(Aβ)1-42、腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)蛋白表達(dá)水平。

2 結(jié)果

2.1 一般資料 喂養(yǎng)14～84 d，H組、HO組體質(zhì)量明顯高C組、CO組、CO+α-LA組和HO+α-LA組(P<0.01)，HO+α-LA組體質(zhì)量與C組、CO組和CO+α-LA組比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義 (見圖1)。H組、HO組血清TC、TG、瘦素明顯高于C組、CO組、CO+α-LA組和HO+α-LA組(P<0.01)。見表1。

項目C組CO組CO+α-LA組H組HO組HO+α-LA 組 TC(mmol/L)2.11±0.162.10±0.132.20±0.18△△3.46±0.25**3.39±0.21##2.23±0.17△△ TG(mmol/L)0.27±0.140.30±0.150.31±0.12△△0.68±0.17**0.69±0.13##0.33±0.16△△ 瘦素(μg/L)3.24±0.163.11±0.183.05±0.21△△6.85±0.27**5.97±0.16##3.38±0.17△△

注：與C組比較，**P<0.01；與CO組比較，##P<0.01；與HO組比較，△△P<0.01

2.2 水迷宮結(jié)果 術(shù)后第1天定位航行實驗中，CO組和CO+α-LA組潛伏期明顯長于C組(P<0.01) ，HO組和HO+α-LA組潛伏期明顯長于H組(P<0.01)，HO組和HO+α-LA組游泳速度明顯慢于其他4組(P<0.01)。術(shù)后第2～4 天，CO+α-LA組潛伏期明顯短于CO組(P<0.01)，HO+α-LA組潛伏期明顯短于HO組(P<0.01)，HO組游泳速度明顯慢于其他5組(P<0.01)。術(shù)后第5天空間探索實驗中，CO+α-LA組穿臺次數(shù)及平臺象限滯留時間明顯多于CO組(P<0.01)，HO+α-LA組穿臺次數(shù)及平臺象限滯留時間明顯多于HO組(P<0.01)。見圖2。

注：與C組比較，**P<0.01；與CO組比較，&&P<0.01；與H組比較，##P<0.01；與HO組比較，△△P<0.01圖2 水迷宮結(jié)果比較

2.3 海馬蛋白檢測結(jié)果 術(shù)后第5天CO+α-LA組海馬P-tau、Aβ1-42、Cdk5蛋白表達(dá)水平明顯低于CO組，BDNF水平明顯高于CO組(P<0.01)；HO+α-LA組P-tau、Aβ1-42、Cdk5表達(dá)水平明顯低于HO組(P<0.01)，BDNF水平明顯高于HO組(P<0.01)。HO組P-tau、Aβ1-42、Cdk5表達(dá)水平明顯高于H組(P<0.01)，BDNF水平明顯低于H組(P<0.01)。CO組P-tau、Aβ1-42、Cdk5表達(dá)水平明顯高于C組(P<0.01)，BDNF水平明顯低于C組(P<0.01)。見圖3。

3 討論

POCD是麻醉手術(shù)后常見的中樞神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥，表現(xiàn)為精神異常、人格改變和學(xué)習(xí)記憶能力減退[5]。研究表明，POCD與海馬Aβ沉積、tau蛋白異常磷酸化密切相關(guān)[6]。

肥胖是POCD的危險因素之一，肥胖導(dǎo)致的POCD發(fā)病機(jī)制還不明確，可能的介導(dǎo)機(jī)制包括下丘腦-垂體-腎上腺軸失調(diào)、炎癥、氧化應(yīng)激、凋亡、胰島素抵抗、瘦素抵抗[7]。本研究首先采用高脂飲食12周造肥胖小鼠模型，再通過70%肝切除手術(shù)造POCD模型，術(shù)后第1～5天水迷宮結(jié)果發(fā)現(xiàn)高脂飲食小鼠學(xué)習(xí)記憶功能相比正常飲食小鼠明顯下降。

近年來，α-LA 對神經(jīng)細(xì)胞的保護(hù)作用取得很多研究者的認(rèn)同，已報道的神經(jīng)保護(hù)機(jī)制包括抑制T型鈣離子通道、抑制凋亡信號調(diào)節(jié)激酶1/死亡結(jié)構(gòu)域相關(guān)蛋白(ASK1/DAXX)信號、激活PI3K/AKT或PI3K/ ERK途徑等[8-9]。有研究發(fā)現(xiàn)α-LA促進(jìn)瘦素分泌[10]，降低小鼠體質(zhì)量、體脂含量、外周血TC、TG水平[11]。本研究結(jié)果顯示，12周α-LA灌胃處理后，高脂飲食小鼠體質(zhì)量和血清TC、TG、瘦素水平明顯下降，海馬P-tau、Aβ1-42、Cdk5表達(dá)水平明顯下降，術(shù)后認(rèn)知功能明顯改善。12周α-LA灌胃處理同樣降低正常飲食小鼠海馬P-tau、Aβ1-42、Cdk5表達(dá)水平，改善術(shù)后認(rèn)知功能，但對小鼠體質(zhì)量和血清TC、TG、瘦素水平?jīng)]有影響。

Cdk5廣泛存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，起到維持神經(jīng)元分化、遷移、突觸信息傳遞的重要功能。Cdk5處于高度激活狀態(tài)時可導(dǎo)致 tau蛋白異常磷酸化，細(xì)胞骨架破壞，介導(dǎo)Aβ的產(chǎn)生[12]。本研究結(jié)果顯示，12周α-LA灌胃處理降低高脂飲食小鼠和正常飲食小鼠海馬Cdk5 表達(dá)水平。

注：與CO組比較，&&P<0.01；與HO組比較，△△P<0.01圖3 海馬蛋白western blot結(jié)果比較

綜上所述，α-硫辛酸對高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠術(shù)后認(rèn)知功能有保護(hù)作用，其機(jī)制可能與降低海馬P-tau、Aβ1-42、Cdk5表達(dá)，上調(diào)海馬BDNF表達(dá)水平有關(guān)，是否與降低血清TC、TG、瘦素水平有關(guān)還需進(jìn)一步證實。